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JP6200064B2 - Mold substrate recycling method - Google Patents
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Description

本発明は、型のリサイクル方法に関し、特にポーラスアルミナ層を有する型のリサイクル方法に関する。ここでいう「型」は、種々の加工方法(スタンピングやキャスティング)に用いられる型を包含し、スタンパということもある。また、印刷(ナノプリントを含む)にも用いられ得る。   The present invention relates to a mold recycling method, and more particularly to a mold recycling method having a porous alumina layer. The “mold” here includes molds used in various processing methods (stamping and casting), and is sometimes referred to as a stamper. It can also be used for printing (including nanoprinting).

本出願人は、ポーラスアルミナ層を有する型を用いて、モスアイ構造を有する反射防止膜(または反射防止表面)を形成する方法を実用化し、液晶テレビ等の表示装置に用いている。モスアイ構造を有する反射防止膜を形成する型(「モスアイ用型」という。)が有するポーラスアルミナ層は、モスアイ構造を反転させた構造(以下、「反転されたモスアイ構造」という。)を有しており、反転されたモスアイ構造は、ミクロな凹部によって構成される。   The present applicant has put into practical use a method of forming an antireflection film (or antireflection surface) having a moth-eye structure using a mold having a porous alumina layer, and uses the method for a display device such as a liquid crystal television. A porous alumina layer included in a mold for forming an antireflection film having a moth-eye structure (referred to as “moth-eye mold”) has a structure in which the moth-eye structure is inverted (hereinafter referred to as “inverted moth-eye structure”). The inverted moth-eye structure is constituted by micro concave portions.

モスアイ用型が有するポーラスアルミナ層のミクロな凹部は、概ね円錐状の断面形状を有している。ミクロな凹部は、階段状の側面を有してもよい。ミクロな凹部の二次元的な大きさ(開口部径:Dp)は10nm以上500nm未満で、深さ(Ddepth)は10nm以上1000nm(1μm)未満程度であることが好ましい。また、ミクロな凹部の底部は尖っている(最底部は点になっている)ことが好ましい。さらに、ミクロな凹部は密に充填されていることが好ましく、ポーラスアルミナ層の法線方向から見たときのミクロな凹部の形状を円と仮定とすると、隣接する円は互いに重なり合い、隣接するミクロな凹部の間に鞍部が形成されることが好ましい。なお、略円錐状のミクロな凹部が鞍部を形成するように隣接しているときは、ミクロな凹部の二次元的な大きさDpは平均隣接間距離Dintと等しいとする。したがって、反射防止膜を製造するためのモスアイ用型のポーラスアルミナ層は、Dp=Dintが10nm以上500nm未満で、Ddepthが10nm以上1000nm(1μm)未満程度のミクロな凹部が密に不規則に配列した構造を有していることが好ましい。なお、ミクロな凹部の開口部の形状は厳密には円ではないので、Dpは表面のSEM像から求めることが好ましい。ポーラスアルミナ層の厚さtpは約1μm以下である。The micro concave portion of the porous alumina layer of the moth-eye mold has a generally conical cross-sectional shape. The micro concave portion may have a stepped side surface. It is preferable that the two-dimensional size (opening diameter: D p ) of the micro concave portion is 10 nm or more and less than 500 nm, and the depth (D depth ) is about 10 nm or more and less than 1000 nm (1 μm). Moreover, it is preferable that the bottom part of a micro recessed part is sharp (the bottom is a point). Furthermore, it is preferable that the micro concave portions are closely packed, and assuming that the shape of the micro concave portions when viewed from the normal direction of the porous alumina layer is a circle, the adjacent circles overlap each other and the adjacent micro portions are adjacent to each other. It is preferable that a flange is formed between the concave portions. When the substantially conical micro concave portions are adjacent so as to form a collar portion, the two-dimensional size D p of the micro concave portions is assumed to be equal to the average inter-adjacent distance D int . Therefore, the moth-eye type porous alumina layer for producing the antireflection film has a dense micro-concave portion with D p = D int of 10 nm or more and less than 500 nm and D depth of 10 nm or more and less than 1000 nm (1 μm). It is preferable to have a regularly arranged structure. Since the shape of the opening of the microscopic recess is not circular strictly, D p is preferably determined from the SEM image of the surface. The thickness t p of the porous alumina layer is about 1 μm or less.

このようなポーラスアルミナ層は、陽極酸化とエッチングとを交互に繰り返すことによって形成される。具体的には、アルミニウム基材の表面を陽極酸化することによって、複数のミクロな凹部を有するポーラスアルミナ層を形成する工程と、その後に、ポーラスアルミナ層を、エッチング液に接触させることによって、ポーラスアルミナ層の複数のミクロな凹部を拡大させる工程と、その後に、さらに陽極酸化することによって、複数のミクロな凹部を成長させる工程とを含む。陽極酸化に用いる電解液は、例えば、蓚酸、酒石酸、燐酸、硫酸、クロム酸、クエン酸およびリンゴ酸からなる群から選択される酸を含む水溶液である。エッチング液としては、例えば燐酸や、蟻酸、硫酸、酢酸、クエン酸などの有機酸の水溶液やクロム酸燐酸混合水溶液、または水酸化ナトリウムや水酸化カリウムなどのアルカリの水溶液を用いることができる。   Such a porous alumina layer is formed by alternately repeating anodic oxidation and etching. Specifically, the step of forming a porous alumina layer having a plurality of micro-recesses by anodizing the surface of the aluminum base material, and then bringing the porous alumina layer into contact with the etching solution to form a porous layer. A step of enlarging the plurality of micro-recesses of the alumina layer, and a step of further growing the plurality of micro-recesses by further anodizing. The electrolytic solution used for anodization is, for example, an aqueous solution containing an acid selected from the group consisting of oxalic acid, tartaric acid, phosphoric acid, sulfuric acid, chromic acid, citric acid, and malic acid. As the etching solution, for example, an aqueous solution of organic acid such as phosphoric acid, formic acid, sulfuric acid, acetic acid, citric acid, a mixed aqueous solution of chromic phosphoric acid, or an aqueous solution of alkali such as sodium hydroxide or potassium hydroxide can be used.

陽極酸化とエッチングとを繰り返す一連の工程は、陽極酸化工程で終わることが好ましい。陽極酸化工程で終わる(その後のエッチング工程を行わない)ことによって、ミクロな凹部の底部を小さくすることができる。このような反転されたモスアイ構造を形成する方法は、例えば、本出願人による特許文献1に開示されている。参考のために、特許文献1の開示内容の全てを本明細書に援用する。   It is preferable that the series of steps of repeating anodization and etching end with the anodization step. By ending with the anodizing step (without performing the subsequent etching step), the bottom of the micro concave portion can be reduced. A method of forming such an inverted moth-eye structure is disclosed in, for example, Patent Document 1 by the present applicant. For reference, the entire disclosure of Patent Document 1 is incorporated herein.

モスアイ用型として、円筒状(またはロール状という。)の型を用いることが好ましい。円筒状のモスアイ用型を用いると、本出願人による特許文献2に開示されているように、ロール・ツー・ロール方式により反射防止膜を効率良く製造することができる。参考のために、特許文献2の開示内容の全てを本明細書に援用する。   It is preferable to use a cylindrical (or roll-shaped) mold as the moth-eye mold. When a cylindrical moth-eye mold is used, an antireflection film can be efficiently produced by a roll-to-roll method, as disclosed in Patent Document 2 by the present applicant. For reference, the entire disclosure of Patent Document 2 is incorporated herein.

ポーラスアルミナ層を利用するモスアイ用型の利点の1つは、モスアイ用型を安価に製造できることにある。しかしながら、ポーラスアルミナ層の寿命が比較的短いので、新たなモスアイ用型を必要とする頻度が高い。円筒状のモスアイ用型において、最もコストが高いのは、円筒状の型基材である。ここで、型基材とは、型の製造工程において、陽極酸化およびエッチングされる対象をいう。また、アルミニウム基材とは、板状、円筒状、または円柱状の自己支持が可能なバルク状のアルミニウムをいう。   One of the advantages of a moth-eye mold utilizing a porous alumina layer is that the moth-eye mold can be manufactured at low cost. However, since the porous alumina layer has a relatively short life, a new moth-eye mold is frequently required. In the cylindrical moth-eye mold, the cylindrical mold substrate has the highest cost. Here, the mold base means an object to be anodized and etched in the mold manufacturing process. The aluminum base material refers to bulk aluminum that can be self-supported in the form of a plate, cylinder, or column.

本出願人による特許文献3には、アルミニウム基材の表面に無機材料層を形成し、無機材料層の上に形成されたアルミニウム膜を陽極酸化およびエッチングすることによって、モスアイ用型を製造する方法が開示されている。このモスアイ用型は、ポーラスアルミナ層の下に陽極酸化されずに残った、アルミニウム膜の部分(「アルミニウム残存層」という。)をエッチングによって除去し、無機材料層上にアルミニウム膜を形成することによって、リサイクルされ得ると記載されている。アルミニウム残存層をエッチングする際に無機材料層がエッチストップ層として機能するので、比較的容易にリサイクルされ得る。参考のために、特許文献3の開示内容の全てを本明細書に援用する。   Patent Document 3 by the present applicant describes a method for manufacturing a moth-eye mold by forming an inorganic material layer on the surface of an aluminum base material, and anodizing and etching the aluminum film formed on the inorganic material layer. Is disclosed. In this moth-eye mold, an aluminum film portion (referred to as “aluminum remaining layer”) that remains without being anodized under the porous alumina layer is removed by etching, and an aluminum film is formed on the inorganic material layer. Can be recycled. Since the inorganic material layer functions as an etch stop layer when the remaining aluminum layer is etched, it can be recycled relatively easily. For reference, the entire disclosure of Patent Document 3 is incorporated herein.

国際公開第2006/059686号International Publication No. 2006/059686 国際公開第2011/105206号International Publication No. 2011/105206 国際公開第2011/125486号International Publication No. 2011/125486

しかしながら、本発明者の検討によると、後に実験例を示すように、特許文献3に記載の方法では、アルミニウム残存層を完全に除去するまでエッチングを行うと、アルミニウム基材の表面にむらが形成されることがあった。このむらは、アルミニウム基材の表面を鏡面にするためのバイト切削を施すことによって形成された切削痕に沿って、アルミニウム基材の表面がエッチングされたことによるものであることを見出した。   However, according to the study by the present inventor, as shown in an experimental example later, in the method described in Patent Document 3, when etching is performed until the remaining aluminum layer is completely removed, unevenness is formed on the surface of the aluminum substrate. There was something to be done. It has been found that this unevenness is due to the etching of the surface of the aluminum base material along the cutting traces formed by cutting the surface of the aluminum base material to make a mirror surface.

モスアイ用型の金属基材として好適に用いられる、機械的な鏡面加工が施されたアルミニウム基材の表面には、加工変質層が形成されており、この加工変質層に起因して、エッチングのむらが形成されたと考えられる。したがって、上記のむらが発生するという問題は、バイト切削に限られず、加工変質層の形成を伴う鏡面加工が施されたアルミニウム基材を用いる場合に共通の問題である。鏡面加工(研磨技術)の内、切削加工や研削加工などの機械研磨(Mechanical Polishing:MP)と、化学研磨と機械研磨とを併用する化学機械研磨(Chemical Mechanical Polishing:CMP)は、加工変質層の形成を伴う。本明細書において、「機械的な鏡面加工」は、MPおよびCMPを包含する。   The surface of an aluminum base material that has been mechanically mirror-finished and is preferably used as a metal substrate for a moth-eye mold is formed with a work-affected layer. It is thought that was formed. Therefore, the problem that the above-mentioned unevenness occurs is not limited to cutting with a bite, but is a common problem when using an aluminum base material that has been subjected to mirror finishing accompanied by formation of a work-affected layer. Of mirror processing (polishing technology), mechanical polishing (MP), such as cutting and grinding, and chemical mechanical polishing (CMP), which uses both chemical polishing and mechanical polishing, are processed deterioration layers. With the formation of. In this specification, “mechanical mirror finishing” includes MP and CMP.

本発明は、上述のモスアイ用型のような、機械的な鏡面加工が施されたアルミニウム基材を用いて製造された、ポーラスアルミナ層を有する型をリサイクルする方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a method for recycling a mold having a porous alumina layer manufactured using an aluminum base material that has been subjected to mechanical mirror finishing, such as the above-described mold for moth-eye. .

本発明の実施形態による型のリサイクル方法は、機械的な鏡面加工が施されたアルミニウム基材と、前記アルミニウム基材の表面に形成された無機材料層と、前記無機材料層の上に形成されたアルミニウム残存層および前記アルミニウム残存層上に形成されたポーラスアルミナ層であって、アルミニウム膜の表面を陽極酸化することによって形成されたポーラスアルミナ層および前記アルミニウム膜の内で陽極酸化されずに残ったアルミニウム残存層とを有する型を用意する工程(a)と、前記型の前記アルミニウム残存層を実質的に完全に陽極酸化することによって陽極酸化アルミナ層を形成する工程(b)と、前記工程(b)の後で、前記陽極酸化アルミナ層をエッチングする工程(c)とを有する。ここで、実質的に完全に陽極酸化するとは、例えば、前記無機材料層の法線方向から見たときに、前記アルミニウム残存層の面積が、前記無機材料層の全面積の約10%以下になるまで陽極酸化することをいう。   A mold recycling method according to an embodiment of the present invention includes an aluminum base material that has been subjected to mechanical mirror finishing, an inorganic material layer formed on a surface of the aluminum base material, and an inorganic material layer formed on the inorganic material layer. An aluminum residual layer and a porous alumina layer formed on the aluminum residual layer, the porous alumina layer formed by anodizing the surface of the aluminum film and the aluminum film remaining without being anodized Preparing a mold having a remaining aluminum layer (a), forming a anodic alumina layer by substantially completely anodizing the aluminum remaining layer of the mold (b), and the process (B) is followed by a step (c) of etching the anodized alumina layer. Here, substantially completely anodizing means, for example, that the area of the aluminum remaining layer is about 10% or less of the total area of the inorganic material layer when viewed from the normal direction of the inorganic material layer. It means to anodize until.

ある実施形態において、前記リサイクル方法は、前記工程(b)の前に、前記ポーラスアルミナ層の少なくとも一部をエッチングする工程(sa1)を含む。   In one embodiment, the recycling method includes a step (sa1) of etching at least a part of the porous alumina layer before the step (b).

ある実施形態において、前記工程(b)の前記陽極酸化は、35V以上60V以下の電圧で行われる。   In one embodiment, the anodic oxidation in the step (b) is performed at a voltage of 35V to 60V.

ある実施形態において、前記工程(c)は、燐酸水溶液を用いて行われる。   In one embodiment, the step (c) is performed using an aqueous phosphoric acid solution.

ある実施形態において、前記工程(b)は、蓚酸水溶液を用いて行われる。   In one embodiment, the step (b) is performed using an aqueous oxalic acid solution.

ある実施形態において、前記アルミニウム基材の前記表面には、バイト切削が施されている。   In one embodiment, the surface of the aluminum base material is cut by cutting.

ある実施形態において、前記アルミニウム基材は、円筒状のアルミニウム管である。   In one embodiment, the aluminum substrate is a cylindrical aluminum tube.

ある実施形態において、前記工程(b)は、前記アルミニウム基材側から電流を供給することによって行われる。   In a certain embodiment, the said process (b) is performed by supplying an electric current from the said aluminum base material side.

ある実施形態において、前記無機材料層の厚さは、500nm未満である。   In one embodiment, the inorganic material layer has a thickness of less than 500 nm.

本発明の実施形態によると、機械的な鏡面加工が施されたアルミニウム基材を用いて製造された、ポーラスアルミナ層を有する型をリサイクルする方法が提供される。   According to an embodiment of the present invention, there is provided a method for recycling a mold having a porous alumina layer manufactured using an aluminum substrate that has been subjected to mechanical mirror finishing.

(a)〜(c)は、本発明の実施形態による型のリサイクル方法を説明するための模式的な断面図である。(A)-(c) is typical sectional drawing for demonstrating the recycling method of the type | mold by embodiment of this invention. (a)〜(c)は、本発明の実施形態による型のリサイクル方法においてアルミニウム残存層18rを除去する工程を説明するための図であり、(a)は、アルミニウム残存層18rを実質的に完全に陽極酸化した状態を示す模式的な断面図であり、(b)は、陽極酸化アルミナ層18aを除去した後に露出された無機材料層16と、陽極酸化されずに残ったアルミニウム残存層18rとを示す模式的な平面図であり、(c)は、陽極酸化アルミナ層18aを除去した後の試料のSEM像(SEM像中のフルスケール500nm)である。(A)-(c) is a figure for demonstrating the process of removing the aluminum residual layer 18r in the recycling method of the type | mold by embodiment of this invention, (a) is substantially the aluminum residual layer 18r. It is typical sectional drawing which shows the state fully anodized, (b) is the inorganic material layer 16 exposed after removing the anodized alumina layer 18a, and the aluminum residual layer 18r which remained without being anodized. (C) is a SEM image of the sample after removing the anodized alumina layer 18a (full scale 500 nm in the SEM image). (a)は、特許文献3に記載の方法でアルミニウム残存層を除去したモスアイ用型の外観を示す像の図であり、(b)は、(a)の表面を拡大した模式図である。(A) is a figure of the image which shows the external appearance of the moth-eye type | mold which removed the aluminum residual layer by the method of patent document 3, (b) is the schematic diagram which expanded the surface of (a). (a)および(b)は、図3(a)で示した型の表面近傍を透過型電子顕微鏡(STEM)で観察した断面の像の図であり、(a)は低倍率で観察したSTEM像(STEM像中のフルスケール5μm)であり、(b)は高倍率で観察したSTEM像(STEM像中のフルスケール500nm)である。(A) And (b) is the figure of the image of the cross section which observed the surface vicinity of the type | mold shown in Fig.3 (a) with the transmission electron microscope (STEM), (a) is STEM observed at low magnification (B) is an STEM image (full scale 500 nm in the STEM image) observed at a high magnification. (a)〜(e)は、特許文献3に記載されているモスアイ用型100の製造方法およびモスアイ用型100の構造を説明するための図である。(A)-(e) is a figure for demonstrating the manufacturing method of the moth-eye type | mold 100 described in patent document 3, and the structure of the moth-eye type | mold 100. FIG. モスアイ用型100を用いた反射防止膜の製造方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the anti-reflective film using the type | mold 100 for moth eyes.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態による型のリサイクル方法を説明する。   Hereinafter, a mold recycling method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

本発明の実施形態による型のリサイクル方法によってリサイクルされる型は、例えば、上記特許文献3に記載されているモスアイ用型である。図5を参照して、特許文献3に記載されているモスアイ用型100の製造方法および構造を説明する。   The mold recycled by the mold recycling method according to the embodiment of the present invention is, for example, the moth-eye mold described in Patent Document 3. With reference to FIG. 5, the manufacturing method and structure of the moth-eye mold 100 described in Patent Document 3 will be described.

図5(a)〜(e)は、本発明の実施形態による型のリサイクル方法によってリサイクルされるモスアイ用型100の製造方法を説明するための模式的な断面図である。   FIGS. 5A to 5E are schematic cross-sectional views for explaining a method for manufacturing the moth-eye mold 100 that is recycled by the mold recycling method according to the embodiment of the present invention.

まず、図5(a)に示すように、型基材として、アルミニウム基材12と、アルミニウム基材12の表面に形成された無機材料層16と、無機材料層16の上に堆積されたアルミニウム膜18とを有する型基材10を用意する。   First, as shown in FIG. 5A, as a mold base, an aluminum base 12, an inorganic material layer 16 formed on the surface of the aluminum base 12, and aluminum deposited on the inorganic material layer 16. A mold substrate 10 having a film 18 is prepared.

アルミニウム基材12としては、アルミニウムの純度が99.50mass%以上99.99mass%未満である比較的剛性の高いアルミニウム基材を用いる。アルミニウム基材12に含まれる不純物としては、鉄(Fe)、ケイ素(Si)、銅(Cu)、マンガン(Mn)、亜鉛(Zn)、ニッケル(Ni)、チタン(Ti)、鉛(Pb)、スズ(Sn)およびマグネシウム(Mg)からなる群から選択された少なくとも1つの元素を含むことが好ましく、特にMgが好ましい。エッチング工程におけるピット(窪み)が形成されるメカニズムは、局所的な電池反応であるので、理想的にはアルミニウムよりも貴な元素を全く含まず、卑な金属であるMg(標準電極電位が−2.36V)を不純物元素として含むアルミニウム基材12を用いることが好ましい。アルミニウムよりも貴な元素の含有率が10ppm以下であれば、電気化学的な観点からは、当該元素を実質的に含んでいないと言える。Mgの含有率は、全体の0.1mass%以上であることが好ましく、約3.0mass%以下の範囲であることがさらに好ましい。Mgの含有率が0.1mass%未満では十分な剛性が得られない。一方、含有率が大きくなると、Mgの偏析が起こり易くなる。モスアイ用型を形成する表面付近に偏析が生じても電気化学的には問題とならないが、Mgはアルミニウムとは異なる形態の陽極酸化膜を形成するので、不良の原因となる。不純物元素の含有率は、アルミニウム基材12の形状、厚さおよび大きさに応じて、必要とされる剛性に応じて適宜設定すればよい。例えば圧延加工によって板状のアルミニウム基材12を作製する場合には、Mgの含有率は約3.0mass%が適当であるし、押出加工によって円筒などの立体構造を有するアルミニウム基材12を作製する場合には、Mgの含有率は2.0mass%以下であることが好ましい。Mgの含有率が2.0mass%を超えると、一般に押出加工性が低下する。   As the aluminum substrate 12, a relatively rigid aluminum substrate having an aluminum purity of 99.50 mass% or more and less than 99.99 mass% is used. As impurities contained in the aluminum substrate 12, iron (Fe), silicon (Si), copper (Cu), manganese (Mn), zinc (Zn), nickel (Ni), titanium (Ti), lead (Pb) It is preferable that at least one element selected from the group consisting of tin (Sn) and magnesium (Mg) is included, and Mg is particularly preferable. The mechanism by which pits (dents) are formed in the etching process is a local cell reaction, and therefore ideally contains no element nobler than aluminum and is a base metal, Mg (standard electrode potential is − It is preferable to use an aluminum substrate 12 containing 2.36V) as an impurity element. If the content of an element nobler than aluminum is 10 ppm or less, it can be said that the said element is not included substantially from an electrochemical viewpoint. The Mg content is preferably 0.1% by mass or more, and more preferably in the range of about 3.0% by mass or less. If the Mg content is less than 0.1 mass%, sufficient rigidity cannot be obtained. On the other hand, when the content rate increases, Mg segregation easily occurs. Even if segregation occurs in the vicinity of the surface forming the moth-eye mold, there is no electrochemical problem. However, Mg forms an anodic oxide film having a form different from that of aluminum, which causes defects. What is necessary is just to set suitably the content rate of an impurity element according to the rigidity required according to the shape of the aluminum base material 12, thickness, and a magnitude | size. For example, when the plate-shaped aluminum substrate 12 is produced by rolling, an appropriate Mg content is about 3.0 mass%, and the aluminum substrate 12 having a three-dimensional structure such as a cylinder is produced by extrusion. When it does, it is preferable that the content rate of Mg is 2.0 mass% or less. If the Mg content exceeds 2.0 mass%, extrusion processability generally decreases.

アルミニウム基材12として、例えば、JIS A1050、Al−Mg系合金(例えばJIS A5052)、またはAl−Mg−Si系合金(例えばJIS A6063)で形成された円筒状のアルミニウム管を用いる。   As the aluminum substrate 12, for example, a cylindrical aluminum tube formed of JIS A1050, Al—Mg alloy (for example, JIS A5052), or Al—Mg—Si alloy (for example, JIS A6063) is used.

アルミニウム基材12の表面は、バイト切削が施されていることが好ましい。アルミニウム基材12の表面に、例えば砥粒が残っていると、砥粒が存在する部分において、アルミニウム膜18とアルミニウム基材12との間で導通しやすくなる。砥粒以外にも、凹凸が存在するところでは、アルミニウム膜18とアルミニウム基材12との間で局所的に導通しやすくなる。アルミニウム膜18とアルミニウム基材12との間で局所的に導通すると、アルミニウム基材12内の不純物とアルミニウム膜18との間で局所的に電池反応が起こる可能性がある。   The surface of the aluminum base 12 is preferably subjected to bite cutting. If, for example, abrasive grains remain on the surface of the aluminum base 12, electrical conduction between the aluminum film 18 and the aluminum base 12 is facilitated in a portion where the abrasive grains exist. In addition to the abrasive grains, where there are irregularities, local conduction between the aluminum film 18 and the aluminum substrate 12 is likely to occur. When local conduction is made between the aluminum film 18 and the aluminum base 12, there is a possibility that a battery reaction occurs locally between the impurities in the aluminum base 12 and the aluminum film 18.

無機材料層16の材料としては、例えば酸化タンタル(Ta25)または二酸化シリコン(SiO2)を用いることができる。無機材料層16は、例えばスパッタ法により形成することができる。無機材料層16として、酸化タンタル層を用いる場合、酸化タンタル層の厚さは、例えば、200nmである。As a material of the inorganic material layer 16, for example, tantalum oxide (Ta 2 O 5 ) or silicon dioxide (SiO 2 ) can be used. The inorganic material layer 16 can be formed by sputtering, for example. When a tantalum oxide layer is used as the inorganic material layer 16, the thickness of the tantalum oxide layer is, for example, 200 nm.

無機材料層16の厚さは、100nm以上500nm未満であることが好ましい。無機材料層16の厚さが100nm未満であると、アルミニウム膜18に欠陥(主にボイド、すなわち結晶粒間の間隙)が生じることがある。また、無機材料層16の厚さが500nm以上であると、アルミニウム基材12の表面状態によって、アルミニウム基材12とアルミニウム膜18との間が絶縁されやすくなる。アルミニウム基材12側からアルミニウム膜18に電流を供給することによってアルミニウム膜18の陽極酸化を行うためには、アルミニウム基材12とアルミニウム膜18との間に電流が流れる必要がある。円筒状のアルミニウム基材12の内面から電流を供給する構成を採用すると、アルミニウム膜18に電極を設ける必要がないので、アルミニウム膜18を全面にわたって陽極酸化できるとともに、陽極酸化の進行に伴って電流が供給され難くなるという問題も起こらず、アルミニウム膜18を全面にわたって均一に陽極酸化することができる。   The thickness of the inorganic material layer 16 is preferably 100 nm or more and less than 500 nm. If the thickness of the inorganic material layer 16 is less than 100 nm, defects (mainly voids, that is, gaps between crystal grains) may occur in the aluminum film 18 in some cases. Further, when the thickness of the inorganic material layer 16 is 500 nm or more, the aluminum base 12 and the aluminum film 18 are easily insulated from each other depending on the surface state of the aluminum base 12. In order to anodize the aluminum film 18 by supplying current to the aluminum film 18 from the aluminum substrate 12 side, it is necessary that a current flow between the aluminum substrate 12 and the aluminum film 18. If a configuration is adopted in which current is supplied from the inner surface of the cylindrical aluminum substrate 12, it is not necessary to provide an electrode on the aluminum film 18, so that the aluminum film 18 can be anodized over the entire surface, and the current is increased as the anodization proceeds. Therefore, the aluminum film 18 can be uniformly anodized over the entire surface without causing a problem that it is difficult to be supplied.

また、厚い無機材料層16を形成するためには、一般的には成膜時間を長くする必要がある。成膜時間が長くなると、アルミニウム基材12の表面温度が不必要に上昇し、その結果、アルミニウム膜18の膜質が悪化し、欠陥(主にボイド)が生じることがある。無機材料層16の厚さが500nm未満であれば、このような不具合の発生を抑制することもできる。   In order to form the thick inorganic material layer 16, it is generally necessary to lengthen the film formation time. When the film formation time is lengthened, the surface temperature of the aluminum base 12 is unnecessarily increased. As a result, the film quality of the aluminum film 18 is deteriorated, and defects (mainly voids) may occur. If the thickness of the inorganic material layer 16 is less than 500 nm, the occurrence of such a problem can be suppressed.

アルミニウム膜18は、例えば、特許文献3に記載されているように、純度が99.99mass%以上のアルミニウムで形成された膜(以下、「高純度アルミニウム膜」ということがある。)である。アルミニウム膜18は、例えば、真空蒸着法またはスパッタ法を用いて形成される。アルミニウム膜18の厚さは、約500nm以上約1500nm以下の範囲にあることが好ましく、例えば、約1μmである。   The aluminum film 18 is, for example, a film formed of aluminum having a purity of 99.99 mass% or more (hereinafter, also referred to as “high-purity aluminum film”) as described in Patent Document 3. The aluminum film 18 is formed using, for example, a vacuum deposition method or a sputtering method. The thickness of the aluminum film 18 is preferably in the range of about 500 nm or more and about 1500 nm or less, for example, about 1 μm.

また、アルミニウム膜18として、高純度アルミニウム膜に代えて、国際公開第2013/0183576号に記載されている、アルミニウム合金層を用いてもよい。国際公開第2013/0183576号に記載のアルミニウム合金層は、アルミニウムと、アルミニウム以外の金属元素と、窒素とを含む。本明細書において、「アルミニウム膜」は、高純度アルミニウム膜だけでなく、国際公開第2013/0183576号に記載のアルミニウム合金層を含むものとする。参考のために、国際公開第2013/0183576号の開示内容の全てを本明細書に援用する。   As the aluminum film 18, an aluminum alloy layer described in International Publication No. 2013/0183576 may be used instead of the high-purity aluminum film. The aluminum alloy layer described in International Publication No. 2013/0183576 contains aluminum, a metal element other than aluminum, and nitrogen. In this specification, the “aluminum film” includes not only a high-purity aluminum film but also an aluminum alloy layer described in International Publication No. 2013/0183576. For reference purposes, the entire disclosure of WO2013 / 0183576 is incorporated herein by reference.

上記アルミニウム合金層を用いると、反射率が80%以上の鏡面を得ることができる。アルミニウム合金層を構成する結晶粒の、アルミニウム合金層の法線方向から見たときの平均粒径は、例えば、100nm以下であり、アルミニウム合金層の最大表面粗さRmaxは60nm以下である。アルミニウム合金層に含まれる窒素の含有率は、例えば、0.5mass%以上5.7mass%以下である。アルミニウム合金層に含まれるアルミニウム以外の金属元素の標準電極電位とアルミニウムの標準電極電位との差の絶対値は0.64V以下であり、アルミニウム合金層中の金属元素の含有率は、1.0mass%以上1.9mass%以下であることが好ましい。金属元素は、例えば、TiまたはNdである。但し、金属元素はこれに限られず、金属元素の標準電極電位とアルミニウムの標準電極電位との差の絶対値が0.64V以下である他の金属元素(例えば、Mn、Mg、Zr、VおよびPb)であってもよい。さらに、金属元素は、Mo、NbまたはHfであってもよい。アルミニウム合金層は、これらの金属元素を2種類以上含んでもよい。アルミニウム合金層は、例えば、DCマグネトロンスパッタ法で形成される。アルミニウム合金層の厚さも約500nm以上約1500nm以下の範囲にあることが好ましく、例えば、約1μmである。   When the aluminum alloy layer is used, a mirror surface having a reflectance of 80% or more can be obtained. The average grain size of the crystal grains constituting the aluminum alloy layer when viewed from the normal direction of the aluminum alloy layer is, for example, 100 nm or less, and the maximum surface roughness Rmax of the aluminum alloy layer is 60 nm or less. The content rate of nitrogen contained in the aluminum alloy layer is, for example, not less than 0.5 mass% and not more than 5.7 mass%. The absolute value of the difference between the standard electrode potential of a metal element other than aluminum contained in the aluminum alloy layer and the standard electrode potential of aluminum is 0.64 V or less, and the content of the metal element in the aluminum alloy layer is 1.0 mass. % Or more and 1.9 mass% or less is preferable. The metal element is, for example, Ti or Nd. However, the metal element is not limited to this, and other metal elements whose absolute value of the difference between the standard electrode potential of the metal element and the standard electrode potential of aluminum is 0.64 V or less (for example, Mn, Mg, Zr, V, and Pb). Furthermore, the metal element may be Mo, Nb, or Hf. The aluminum alloy layer may contain two or more of these metal elements. The aluminum alloy layer is formed by, for example, a DC magnetron sputtering method. The thickness of the aluminum alloy layer is also preferably in the range of about 500 nm to about 1500 nm, for example, about 1 μm.

次に、図5(b)に示すように、アルミニウム膜18の表面18sを陽極酸化することによって、複数のミクロな凹部(細孔)14pを有するポーラスアルミナ層14を形成する。ポーラスアルミナ層14は、ミクロな凹部14pを有するポーラス層と、バリア層(凹部(細孔)14pの底部)とを有している。隣接するミクロな凹部14pの間隔(中心間距離)は、バリア層の厚さのほぼ2倍に相当し、陽極酸化時の電圧にほぼ比例することが知られている。ポーラスアルミナ層14は、例えば、酸性の電解液中で表面18sを陽極酸化することによって形成される。ポーラスアルミナ層14を形成する工程で用いられる電解液は、例えば、蓚酸、酒石酸、燐酸、硫酸、クロム酸、クエン酸およびリンゴ酸からなる群から選択される酸を含む水溶液である。例えば、アルミニウム膜18の表面18sを、蓚酸水溶液(濃度0.3mass%、液温10℃)を用いて、印加電圧80Vで55秒間陽極酸化を行うことにより、ポーラスアルミナ層14を形成する。   Next, as shown in FIG. 5B, the porous alumina layer 14 having a plurality of micro-recesses (pores) 14p is formed by anodizing the surface 18s of the aluminum film 18. The porous alumina layer 14 includes a porous layer having a micro concave portion 14p and a barrier layer (the bottom of the concave portion (pore) 14p). It is known that the interval between the adjacent micro concave portions 14p (center-to-center distance) corresponds to approximately twice the thickness of the barrier layer and is approximately proportional to the voltage during anodization. The porous alumina layer 14 is formed, for example, by anodizing the surface 18s in an acidic electrolytic solution. The electrolytic solution used in the step of forming the porous alumina layer 14 is an aqueous solution containing an acid selected from the group consisting of oxalic acid, tartaric acid, phosphoric acid, sulfuric acid, chromic acid, citric acid, and malic acid, for example. For example, the porous alumina layer 14 is formed by anodizing the surface 18 s of the aluminum film 18 using an oxalic acid aqueous solution (concentration 0.3 mass%, liquid temperature 10 ° C.) at an applied voltage of 80 V for 55 seconds.

次に、図5(c)に示すように、ポーラスアルミナ層14をアルミナのエッチャントに接触させることによって所定の量だけエッチングすることによりミクロな凹部14pの開口部を拡大する。エッチング液の種類・濃度、およびエッチング時間を調整することによって、エッチング量(すなわち、ミクロな凹部14pの大きさおよび深さ)を制御することができる。エッチング液としては、例えば10mass%の燐酸や、蟻酸、酢酸、クエン酸などの有機酸や硫酸の水溶液やクロム酸燐酸混合水溶液を用いることができる。例えば、燐酸水溶液(10mass%、30℃)を用いて20分間エッチングを行う。   Next, as shown in FIG. 5 (c), the porous alumina layer 14 is brought into contact with an alumina etchant and etched by a predetermined amount to enlarge the opening of the micro concave portion 14p. By adjusting the type / concentration of the etchant and the etching time, the etching amount (that is, the size and depth of the micro-recess 14p) can be controlled. As an etchant, for example, 10 mass% phosphoric acid, an organic acid such as formic acid, acetic acid, or citric acid, an aqueous solution of sulfuric acid, or a mixed aqueous solution of chromic phosphoric acid can be used. For example, etching is performed for 20 minutes using a phosphoric acid aqueous solution (10 mass%, 30 ° C.).

次に、図5(d)に示すように、再び、アルミニウム膜18を部分的に陽極酸化することにより、ミクロな凹部14pを深さ方向に成長させるとともにポーラスアルミナ層14を厚くする。ここでミクロな凹部14pの成長は、既に形成されているミクロな凹部14pの底部から始まるので、ミクロな凹部14pの側面は階段状になる。   Next, as shown in FIG. 5 (d), the aluminum film 18 is partially anodized again to grow the micro-concave portions 14p in the depth direction and to thicken the porous alumina layer 14. Here, the growth of the micro concave portion 14p starts from the bottom of the already formed micro concave portion 14p, and therefore the side surface of the micro concave portion 14p is stepped.

さらにこの後、必要に応じて、ポーラスアルミナ層14をアルミナのエッチャントに接触させることによってさらにエッチングすることによりミクロな凹部14pの孔径をさらに拡大する。エッチング液としては、ここでも上述したエッチング液を用いることが好ましく、現実的には、同じエッチング浴を用いればよい。   Thereafter, if necessary, the porous alumina layer 14 is further etched by bringing it into contact with an alumina etchant to further expand the hole diameter of the micro concave portion 14p. As the etchant, it is preferable to use the above-described etchant, and in practice, the same etch bath may be used.

このように、上述した陽極酸化工程およびエッチング工程を交互に複数回(例えば5回:陽極酸化を5回とエッチングを4回)繰り返すことによって、図5(e)に示すように、所望の凹凸形状を有するポーラスアルミナ層14を有するモスアイ用型100が得られる。ポーラスアルミナ層14の下には、アルミニウム膜18のうち、陽極酸化されなかったアルミニウム残存層18rが存在している。   In this way, by repeating the above-described anodizing step and etching step a plurality of times alternately (for example, 5 times: anodizing 5 times and etching 4 times), as shown in FIG. The moth-eye mold 100 having the porous alumina layer 14 having a shape is obtained. Under the porous alumina layer 14, an aluminum remaining layer 18r that has not been anodized in the aluminum film 18 is present.

続いて、図6を参照して、モスアイ用型100を用いた反射防止膜の製造方法を説明する。図6は、ロール・ツー・ロール方式により反射防止膜を製造する方法を説明するための模式的な断面図である。   Next, with reference to FIG. 6, a method for manufacturing an antireflection film using the moth-eye mold 100 will be described. FIG. 6 is a schematic cross-sectional view for explaining a method for producing an antireflection film by a roll-to-roll method.

まず、円筒状のモスアイ用型100を用意する。なお、円筒状のモスアイ用型100は、例えば図5を参照して説明した製造方法で製造される。   First, a cylindrical moth-eye mold 100 is prepared. The cylindrical moth-eye mold 100 is manufactured, for example, by the manufacturing method described with reference to FIG.

図6に示すように、紫外線硬化樹脂32'が表面に付与された被加工物42を、モスアイ用型100に押し付けた状態で、紫外線硬化樹脂32'に紫外線(UV)を照射することによって紫外線硬化樹脂32'を硬化する。紫外線硬化樹脂32'としては、例えばアクリル系樹脂を用いることができる。被加工物42は、例えば、TAC(トリアセチルセルロース)フィルムである。被加工物42は、図示しない巻き出しローラから巻き出され、その後、表面に、例えばスリットコータ等により紫外線硬化樹脂32'が付与される。被加工物42は、図6に示すように、支持ローラ46および48によって支持されている。支持ローラ46および48は、回転機構を有し、被加工物42を搬送する。また、円筒状のモスアイ用型100は、被加工物42の搬送速度に対応する回転速度で、図6に矢印で示す方向に回転される。   As shown in FIG. 6, ultraviolet light (UV) is applied to the ultraviolet curable resin 32 ′ by irradiating the ultraviolet curable resin 32 ′ with the workpiece 42 with the ultraviolet curable resin 32 ′ pressed against the moth-eye mold 100. The cured resin 32 ′ is cured. As the ultraviolet curable resin 32 ′, for example, an acrylic resin can be used. The workpiece 42 is, for example, a TAC (triacetyl cellulose) film. The workpiece 42 is unwound from an unillustrated unwinding roller, and thereafter, an ultraviolet curable resin 32 ′ is applied to the surface by, for example, a slit coater. The workpiece 42 is supported by support rollers 46 and 48 as shown in FIG. The support rollers 46 and 48 have a rotation mechanism and convey the workpiece 42. The cylindrical moth-eye mold 100 is rotated in a direction indicated by an arrow in FIG. 6 at a rotation speed corresponding to the conveyance speed of the workpiece 42.

その後、被加工物42からモスアイ用型100を分離することによって、モスアイ用型100の凹凸構造(反転されたモスアイ構造)が転写された硬化物層32が被加工物42の表面に形成される。表面に硬化物層32が形成された被加工物42は、図示しない巻き取りローラにより巻き取られる。   Thereafter, by separating the moth-eye mold 100 from the workpiece 42, a cured product layer 32 to which the uneven structure (inverted moth-eye structure) of the moth-eye mold 100 is transferred is formed on the surface of the workpiece 42. . The workpiece 42 having the cured product layer 32 formed on the surface is wound up by a winding roller (not shown).

反射防止膜を製造しているうちに、モスアイ用型100のポーラスアルミナ層14が摩耗および/または損傷を受け、反射防止膜の品質が低下する。所望の品質の反射防止膜を製造できなくなったモスアイ用型をリサイクルすることによって、新たなモスアイ用型を作製する。   While the antireflection film is manufactured, the porous alumina layer 14 of the moth-eye mold 100 is worn and / or damaged, and the quality of the antireflection film is deteriorated. A new moth-eye mold is produced by recycling a moth-eye mold that is no longer able to produce an antireflection film of a desired quality.

ここで、特許文献3に記載のリサイクル方法を検討した(以下、「参考実験例」という。)結果を説明する。   Here, the result of examining the recycling method described in Patent Document 3 (hereinafter referred to as “reference experiment example”) will be described.

(参考実験例)
特許文献3に記載のリサイクル方法によると、ポーラスアルミナ層14の下に陽極酸化されずに残ったアルミニウム残存層18rをエッチングによって除去し、無機材料層16上に新たにアルミニウム膜18を形成することによって、新たな型基材10を得る。
(Reference experiment example)
According to the recycling method described in Patent Document 3, the aluminum remaining layer 18r remaining without being anodized under the porous alumina layer 14 is removed by etching, and a new aluminum film 18 is formed on the inorganic material layer 16. Thus, a new mold base 10 is obtained.

図5を参照した説明において例示した方法(陽極酸化:蓚酸水溶液(濃度0.3mass%)、エッチング:10mass%燐酸水溶液)に従って作製したモスアイ用型100を用いて、図6を参照して説明した方法に従って反射防止膜を製造した後のモスアイ用型100uをリサイクル用の型の試料とした。   With reference to FIG. 6, the moth-eye mold 100 manufactured according to the method exemplified in the description with reference to FIG. 5 (anodic oxidation: oxalic acid aqueous solution (concentration: 0.3 mass%), etching: 10 mass% phosphoric acid aqueous solution) was used. The moth-eye mold 100u after the antireflection film was produced according to the method was used as a sample for recycling.

このモスアイ用型100uのアルミニウム基材12は、表面にバイト切削が施されたAl−Mg−Si系合金(JIS A6063、Si:0.4%、Mg:0.5%)のアルミニウム管(直径:約200mm、長さ:1000mm、厚さ:約10mm)であり、無機材料層(ここでは、酸化タンタル(Ta25)層)16の厚さは約200nmで、ポーラスアルミナ層14の厚さは約350nmで、アルミニウム残存層18rの厚さは約350nmであった。The aluminum substrate 12 of the moth-eye mold 100u is made of an aluminum tube (diameter) of an Al—Mg—Si alloy (JIS A6063, Si: 0.4%, Mg: 0.5%) whose surface is cut by cutting. : About 200 mm, length: 1000 mm, thickness: about 10 mm), the thickness of the inorganic material layer (here, tantalum oxide (Ta 2 O 5 ) layer) 16 is about 200 nm, and the thickness of the porous alumina layer 14 The thickness of the aluminum residual layer 18r was about 350 nm.

アルミニウム残存層18rを除去するためのエッチング液としては、一般的なアルミニウムのエッチングに使用される種々の水溶液の内、燐酸水溶液を用いた。燐酸水溶液として、36mass%および85mass%の燐酸水溶液を用い、液温(エッチング温度)は、22℃または30℃とし、下記の条件で、エッチングを行った。
条件1:燐酸36mass%、22℃、エッチング時間(5分、15分、60分、120分、600分)
条件2:燐酸36mass%、30℃、エッチング時間(5分、15分、60分、120分、180分、300分)
条件3:燐酸85mass%、22℃、エッチング時間(10分、30分、60分、120分)
As an etchant for removing the remaining aluminum layer 18r, an aqueous phosphoric acid solution was used among various aqueous solutions used for general aluminum etching. As the phosphoric acid aqueous solution, 36 mass% and 85 mass% phosphoric acid aqueous solutions were used, the liquid temperature (etching temperature) was set to 22 ° C. or 30 ° C., and etching was performed under the following conditions.
Condition 1: phosphoric acid 36 mass%, 22 ° C., etching time (5 minutes, 15 minutes, 60 minutes, 120 minutes, 600 minutes)
Condition 2: phosphoric acid 36 mass%, 30 ° C., etching time (5 minutes, 15 minutes, 60 minutes, 120 minutes, 180 minutes, 300 minutes)
Condition 3: phosphoric acid 85 mass%, 22 ° C., etching time (10 minutes, 30 minutes, 60 minutes, 120 minutes)

条件1で600分、条件2で180分および300分、条件3で120分の試料について、アルミニウム残存層18rが実質的に完全に除去され、酸化タンタル層16が露出された。なお、酸化タンタル層(厚さが約200nm)16が露出されると、水色の干渉色が観察された。したがって、酸化タンタル層16上のアルミニウム残存層18rが実質的に完全に除去されたか否かの簡易的な判断を目視で行った。   About the sample of 600 minutes on condition 1, 180 minutes and 300 minutes on condition 2, and 120 minutes on condition 3, the aluminum residual layer 18r was removed substantially completely and the tantalum oxide layer 16 was exposed. When the tantalum oxide layer (having a thickness of about 200 nm) 16 was exposed, a light blue interference color was observed. Therefore, a simple determination as to whether or not the remaining aluminum layer 18r on the tantalum oxide layer 16 was substantially completely removed was made visually.

これらの試料の外観を示す像を図3(a)に示し、図3(a)の表面を拡大した模式図を図3(b)に示す。図3(a)における白色の痕は、図3(b)に模式的に示すように、円筒状の型の周方向に平行な線状の痕である。この線状痕は、アルミニウム基材12の表面を鏡面化するための切削加工による切削痕に沿って形成されていると考えられる。   An image showing the appearance of these samples is shown in FIG. 3 (a), and a schematic diagram enlarging the surface of FIG. 3 (a) is shown in FIG. 3 (b). The white trace in FIG. 3A is a linear trace parallel to the circumferential direction of the cylindrical mold, as schematically shown in FIG. This linear trace is considered to be formed along the cutting trace by the cutting process for mirroring the surface of the aluminum base 12.

図3(b)の線状痕に直交する方向に試料を切り出し、透過型電子顕微鏡(STEM)で観察した像を図4に示す。図4から明らかなように、アルミニウム基材12と酸化タンタル層16との間に空隙(白く観察されている部分)が形成されている。この空隙は、アルミニウム残存層18rを除去するためのエッチング液(燐酸水溶液)が、アルミニウム基材12と酸化タンタル層16との間に侵入し、アルミニウム基材12の表面が腐食された結果形成されたと考えられる。すなわち、厚さが約200nmの酸化タンタル層16には、エッチング液を透過させる程度の欠陥が、アルミニウム基材12の表面の切削痕に沿って分布していると考えられる。また、この欠陥は、後述する本発明の実施形態によるリサイクル方法において、アルミニウム残存層18rを陽極酸化する際の電流の経路としての役割を果たす。   FIG. 4 shows an image observed by a transmission electron microscope (STEM) after cutting a sample in a direction perpendicular to the linear marks in FIG. As is clear from FIG. 4, a gap (a portion observed in white) is formed between the aluminum base 12 and the tantalum oxide layer 16. This void is formed as a result of the etching solution (phosphoric acid aqueous solution) for removing the aluminum residual layer 18r entering between the aluminum base 12 and the tantalum oxide layer 16 and corroding the surface of the aluminum base 12. It is thought. That is, in the tantalum oxide layer 16 having a thickness of about 200 nm, it is considered that defects that allow the etching solution to pass through are distributed along the cutting marks on the surface of the aluminum base 12. In addition, this defect serves as a current path when anodizing the remaining aluminum layer 18r in a recycling method according to an embodiment of the present invention described later.

このように、機械的な鏡面加工が施されたアルミニウム基材12を用い、無機材料層16の厚さが薄い場合(例えば、500nm未満の場合)には、特許文献3に記載のアルミニウム残存層18rをエッチングで除去する方法を採用すると、アルミニウム基材12の表面の、機械的な鏡面加工による痕に対応する部分(加工変質層が形成されている部分)が腐食されるという問題が発生する場合があることを見出した。   As described above, when the aluminum substrate 12 subjected to mechanical mirror finishing is used and the inorganic material layer 16 is thin (for example, less than 500 nm), the aluminum remaining layer described in Patent Document 3 is used. When the method of removing 18r by etching is adopted, there arises a problem that a portion of the surface of the aluminum base 12 corresponding to a mark by mechanical mirror finishing (a portion where a work-affected layer is formed) is corroded. Found that there is a case.

アルミニウムのエッチング液として、燐硝酢酸水溶液および水酸化ナトリウム水溶液を用いて、上記と同様の実験を行ったところ、上述のエッチング液として燐酸水溶液を用いた場合と同様に、アルミニウム基材12の表面の、機械的な鏡面加工による痕に対応する部分が腐食されるという問題が発生した。   When an experiment similar to that described above was performed using an aqueous phosphorous acetate solution and an aqueous sodium hydroxide solution as an aluminum etching solution, the surface of the aluminum base 12 was used in the same manner as when using an aqueous phosphoric acid solution as the etching solution. However, there was a problem that the portion corresponding to the trace by mechanical mirror finishing was corroded.

上記の問題を解決するために、本発明の実施形態による型のリサイクル方法は、アルミニウム残存層18rを実質的に完全に陽極酸化することによって陽極酸化アルミナ層18aを形成する工程と、その後に、陽極酸化アルミナ層18aをエッチングする工程とを包含する。すなわち、特許文献3のリサイクル方法では、アルミニウムをエッチングしたのに対し、本発明の実施形態によるリサイクル方法では、アルミニウム残存層18rを陽極酸化することによって形成した陽極酸化アルミナ層18aをエッチングする。陽極酸化アルミナ層18aのエッチング液は、アルミニウムをエッチングしない、または、エッチング速度が遅いので、アルミニウム基材12の表面がエッチングされることがない。   In order to solve the above problem, the mold recycling method according to the embodiment of the present invention includes a step of forming the anodized alumina layer 18a by substantially completely anodizing the aluminum residual layer 18r, and thereafter Etching the anodized alumina layer 18a. That is, in the recycling method of Patent Document 3, aluminum is etched, whereas in the recycling method according to the embodiment of the present invention, the anodized alumina layer 18a formed by anodizing the aluminum residual layer 18r is etched. The etching solution for the anodized alumina layer 18a does not etch aluminum or the etching rate is slow, so that the surface of the aluminum base 12 is not etched.

図1および図2を参照して、本発明の実施形態による型のリサイクル方法を説明する。図1(a)〜(c)は、本発明の実施形態による型のリサイクル方法を説明するための模式的な断面図であり、図2(a)〜(c)は、本発明の実施形態による型のリサイクル方法においてアルミニウム残存層18rを除去する工程を説明するための図である。   A mold recycling method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. 1A to 1C are schematic sectional views for explaining a mold recycling method according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2A to 2C are embodiments of the present invention. It is a figure for demonstrating the process of removing the aluminum residual layer 18r in the recycling method of the type | mold by.

図1(a)に示すように、機械的な鏡面加工が施されたアルミニウム基材12と、アルミニウム基材12の表面に形成された無機材料層16と、無機材料層16の上に形成されたアルミニウム残存層18rおよびアルミニウム残存層18r上に形成されたポーラスアルミナ層14であって、アルミニウム膜18の表面を陽極酸化することによって形成されたポーラスアルミナ層14およびアルミニウム膜18の内で陽極酸化されずに残ったアルミニウム残存層18rとを有する型100uを用意する。この型は、例えば、上述したモスアイ用型100を使用した後のものであり、使用された結果、ポーラスアルミナ層14が摩耗および/または損傷を受けたものである。   As shown in FIG. 1A, an aluminum base material 12 that has been subjected to mechanical mirror finishing, an inorganic material layer 16 formed on the surface of the aluminum base material 12, and an inorganic material layer 16 are formed. The remaining aluminum layer 18r and the porous alumina layer 14 formed on the remaining aluminum layer 18r, anodized within the porous alumina layer 14 and the aluminum film 18 formed by anodizing the surface of the aluminum film 18. A mold 100u having a remaining aluminum remaining layer 18r is prepared. This mold is, for example, after using the moth-eye mold 100 described above, and as a result of the use, the porous alumina layer 14 is worn and / or damaged.

次に、図1(b)に示すように、アルミニウム残存層18rを完全に陽極酸化し、陽極酸化アルミナ層18aを形成する。このようにして得られた陽極酸化型110の無機材料層16上には、ポーラスアルミナ層14と陽極酸化アルミナ層18aとだけが存在している。すなわち、無機材料層16上には、陽極酸化アルミナだけが存在している。なお、図2(a)〜(c)を参照して後述するように、アルミニウム残存層18rを完全に陽極酸化する必要は必ずしもなく、型基材10の再生産に悪影響を及ぼさない程度であれば、アルミニウム残存層18rの一部が陽極酸化されずに残ってもよい。   Next, as shown in FIG. 1B, the remaining aluminum layer 18r is completely anodized to form an anodized alumina layer 18a. On the inorganic material layer 16 of the anodic oxidation type 110 thus obtained, only the porous alumina layer 14 and the anodic oxidation alumina layer 18a exist. That is, only anodized alumina is present on the inorganic material layer 16. As will be described later with reference to FIGS. 2A to 2C, it is not always necessary to completely anodize the remaining aluminum layer 18r, as long as it does not adversely affect the reproduction of the mold base 10. For example, a part of the aluminum remaining layer 18r may remain without being anodized.

次に、図1(c)に示すように、陽極酸化アルミナ層18aをエッチングする。このとき、ポーラスアルミナ層14もエッチングされる。なお、無機材料層16の表面を露出できればよいので、ポーラスアルミナ層14を完全にエッチングする必要はなく、陽極酸化アルミナ層18aをエッチングすることによって除去すれば、陽極酸化アルミナ層18a上に形成されているポーラスアルミナ層14は必然的に除去される。陽極酸化アルミナ用のエッチング液としては、例えば10mass%の燐酸や、蟻酸、酢酸、クエン酸などの有機酸の水溶液やクロム酸燐酸混合水溶液を用いることができる。このとき、無機材料層16として、酸化タンタル層や二酸化シリコン層を用いると、これらの無機材料は、陽極酸化アルミナ用のエッチング液ではエッチングされないので、無機材料層16は、エッチストップ層として機能する。また、陽極酸化アルミナ用のエッチング液では、アルミニウム基材12も実質的にエッチングされないので、アルミニウム基材12の表面は、鏡面加工された状態を維持している。   Next, as shown in FIG. 1C, the anodized alumina layer 18a is etched. At this time, the porous alumina layer 14 is also etched. The porous alumina layer 14 does not need to be completely etched as long as the surface of the inorganic material layer 16 can be exposed. If the anodized alumina layer 18a is removed by etching, it is formed on the anodized alumina layer 18a. The porous alumina layer 14 is inevitably removed. As an etching solution for anodized alumina, for example, 10 mass% phosphoric acid, an organic acid aqueous solution such as formic acid, acetic acid, citric acid, or a chromic phosphoric acid mixed aqueous solution can be used. At this time, when a tantalum oxide layer or a silicon dioxide layer is used as the inorganic material layer 16, these inorganic materials are not etched by the etching solution for anodized alumina, so that the inorganic material layer 16 functions as an etch stop layer. . In addition, since the aluminum base 12 is not substantially etched with the anodized alumina etching solution, the surface of the aluminum base 12 is maintained in a mirror-finished state.

このようにして、アルミニウム基材12上に形成された無機材料層16の表面が露出された、リサイクル用の型基材のベース120が得られる。   In this way, the base 120 of the mold base for recycling is obtained in which the surface of the inorganic material layer 16 formed on the aluminum base 12 is exposed.

得られたベース120の無機材料層16上に、アルミニウム膜18を形成することによって、図5(a)に示した型基材10が得られる。必要に応じて、無機材料層16上に、無機材料を堆積してもよい。   By forming the aluminum film 18 on the inorganic material layer 16 of the obtained base 120, the mold base 10 shown in FIG. 5A is obtained. If necessary, an inorganic material may be deposited on the inorganic material layer 16.

図1(b)では、アルミニウム残存層18rを完全に陽極酸化し、陽極酸化アルミナ層18aを形成し、図1(c)では、陽極酸化アルミナ層18a(およびポーラスアルミナ層14)を完全に除去する例を示したが、これに限られない。もちろん、アルミニウム残存層18rを完全に除去するためには、アルミニウム残存層18rを完全に陽極酸化することが好ましいが、必ずしもアルミニウム残存層18rを完全に陽極酸化する必要はなく、型基材10の再生産に悪影響を及ぼさない程度に、実質的に完全に陽極酸化すればよい。   In FIG. 1B, the remaining aluminum layer 18r is completely anodized to form an anodized alumina layer 18a. In FIG. 1C, the anodized alumina layer 18a (and the porous alumina layer 14) are completely removed. Although the example to do was shown, it is not restricted to this. Of course, in order to completely remove the remaining aluminum layer 18r, it is preferable to completely anodize the remaining aluminum layer 18r, but it is not always necessary to completely anodize the remaining aluminum layer 18r. What is necessary is just to anodize substantially completely to such an extent that it does not have a bad influence on reproduction.

図2(a)に模式的に示すように、アルミニウム残存層18rを陽極酸化することによって形成される陽極酸化アルミナ層18aは、凹部(細孔)14pの底部(バリア層)が下向きに成長するように形成される。ミクロな凹部14pの底部の下面は概ね半球面状なので、隣接するミクロな凹部14pの間に、陽極酸化されないアルミニウム残存層18rが残りやすい。   As schematically shown in FIG. 2A, in the anodized alumina layer 18a formed by anodizing the aluminum residual layer 18r, the bottom (barrier layer) of the recess (pore) 14p grows downward. Formed as follows. Since the bottom surface of the bottom of the micro concave portion 14p is substantially hemispherical, an aluminum remaining layer 18r that is not anodized easily remains between the adjacent micro concave portions 14p.

アルミニウム残存層18rの一部が残った状態で、陽極酸化アルミナ層18aをエッチングで除去すると、図2(b)に模式的に示すように、陽極酸化アルミナ層18aを除去した後に露出された無機材料層16の間に、陽極酸化されずに残ったアルミニウム残存層18rが存在することになる。無機材料層16の法線方向から見たときに、アルミニウム残存層18rの内で陽極酸化されずに残る部分の面積が、無機材料層16の全面積の約10%を超えると、この上にアルミニウム膜18を堆積することによって再生産した型基材10を用いてモスアイ用型100を再生産する際に、アルミニウム膜18に腐食が生じることがある。したがって、無機材料層16の法線方向から見たときに、アルミニウム残存層18rの内で陽極酸化されずに残る部分の面積が、無機材料層16の全面積の約10%以下となるように、アルミニウム残存層18rを陽極酸化すればよい。   When the anodized alumina layer 18a is removed by etching with a part of the remaining aluminum layer 18r remaining, the inorganic exposed after removing the anodized alumina layer 18a as schematically shown in FIG. Between the material layers 16, there is an aluminum remaining layer 18r that remains without being anodized. When the area of the remaining portion of the aluminum remaining layer 18r that is not anodized exceeds about 10% of the total area of the inorganic material layer 16 when viewed from the normal direction of the inorganic material layer 16, it When the moth-eye mold 100 is reproduced using the mold base 10 that is reproduced by depositing the aluminum film 18, the aluminum film 18 may be corroded. Therefore, when viewed from the normal direction of the inorganic material layer 16, the area of the remaining portion of the aluminum remaining layer 18 r that is not anodized is about 10% or less of the total area of the inorganic material layer 16. The aluminum remaining layer 18r may be anodized.

図2(c)は、アルミニウム残存層18rを完全に陽極酸化することなく、陽極酸化アルミナ層18aを除去した後の試料のSEM像(SEM像中のフルスケール500nm)である。環状の点在する白い部分が、陽極酸化されずに残ったアルミニウム残存層18rである。このように、アルミニウム残存層18rの内で陽極酸化されずに残った部分の面積が、無機材料層16の全面積の約10%以下であれば、再生産したモスアイ用型100のアルミニウム膜18に腐食が生じることはない。   FIG. 2C is an SEM image (full scale 500 nm in the SEM image) of the sample after removing the anodized alumina layer 18a without completely anodizing the remaining aluminum layer 18r. Ring-shaped dotted white portions are the remaining aluminum layer 18r remaining without being anodized. Thus, if the area of the remaining portion of the remaining aluminum layer 18r that has not been anodized is about 10% or less of the total area of the inorganic material layer 16, the aluminum film 18 of the regenerated moth-eye mold 100 is used. There is no corrosion.

また、アルミニウム残存層18rを陽極酸化することによって形成された陽極酸化アルミナ層18aをエッチングする工程は、陽極酸化アルミナ層18aを実質的に完全に除去し、無機材料層16の表面を露出させるための工程である。「実質的に完全に除去する」とは、「完全に除去する」場合と、最終的な結果に有意な差が生じない程度に、「不完全に除去する」ことを包含する。アルミニウム残存層18rを陽極酸化することによって形成された陽極酸化アルミナ層18aは、典型的には、完全に除去されるが、必ずしもその必要はなく、陽極酸化アルミナ層18aの一部が実質的に残存してもよい。無機材料層16の上に陽極酸化アルミナ層の一部が存在した状態であっても、型基材として用いることもできる。さらに、無機材料層の上に残存した陽極酸化アルミナ層の一部の上に、無機材料を堆積したものを型基材として用いることもできる。   In addition, the step of etching the anodized alumina layer 18a formed by anodizing the aluminum remaining layer 18r substantially completely removes the anodized alumina layer 18a and exposes the surface of the inorganic material layer 16. It is this process. “Substantially completely remove” includes “completely remove” and “completely remove” to the extent that there is no significant difference in the final result. The anodized alumina layer 18a formed by anodizing the aluminum residual layer 18r is typically completely removed, but this is not always necessary, and a part of the anodized alumina layer 18a is substantially formed. It may remain. Even if a part of the anodized alumina layer is present on the inorganic material layer 16, it can be used as a mold substrate. Furthermore, what deposited the inorganic material on a part of anodic oxidation alumina layer which remained on the inorganic material layer can also be used as a mold base.

もちろん、陽極酸化時間を長くすることによって、アルミニウム残存層18rを完全に陽極酸化することができる。また、モスアイ用型を作製するための陽極酸化工程における電解液と異なる種類の電解液(例えば、中性に近い電解液)を用いることによって、より確実にアルミニウム残存層18rを完全に陽極酸化することもできるが、コストの増大や生産性の低下を伴うことがあるので、モスアイ用型を作製するための陽極酸化と同じ電解液を用いることが好ましい。   Of course, the remaining aluminum layer 18r can be completely anodized by increasing the anodizing time. Further, by using an electrolyte of a different type from the electrolyte in the anodizing step for producing the moth-eye mold (for example, an electrolyte close to neutrality), the remaining aluminum layer 18r can be more completely anodized more reliably. However, since it may be accompanied by an increase in cost and a decrease in productivity, it is preferable to use the same electrolytic solution as that used for anodization for producing a moth-eye mold.

なお、図1(b)を参照して説明したアルミニウム残存層18rを陽極酸化する工程が実現されるのは、無機材料層16を介して、アルミニウム基材12からアルミニウム残存層18rに電流が流れるからである。これは、上述したように、無機材料層16の、アルミニウム基材12の機械的な鏡面加工による痕に対応する部分に欠陥が生じており、この欠陥が電流の経路となっているためと考えられる。したがって、無機材料層16は厚さ方向に適度な導電性を有していることが好ましい。そのためには、例えば、無機材料層16として酸化タンタル層16を用いる場合には、酸化タンタル層16の厚さは、例えば、100nm以上500nm未満である。   Note that the step of anodizing the aluminum residual layer 18r described with reference to FIG. 1B is realized by passing a current from the aluminum base 12 to the aluminum residual layer 18r through the inorganic material layer 16. Because. As described above, it is considered that a defect is generated in a portion of the inorganic material layer 16 corresponding to a mark by mechanical mirror processing of the aluminum substrate 12, and this defect is a current path. It is done. Therefore, the inorganic material layer 16 preferably has appropriate conductivity in the thickness direction. For this purpose, for example, when the tantalum oxide layer 16 is used as the inorganic material layer 16, the thickness of the tantalum oxide layer 16 is, for example, not less than 100 nm and less than 500 nm.

また、アルミニウム残存層18rを陽極酸化するための電圧は、ポーラスアルミナ層14が有するバリア層の厚さに依存する。ポーラスアルミナ層14を形成するための陽極酸化工程と同じ電解液を用いて、アルミニウム残存層18rを陽極酸化するためには、ポーラスアルミナ層14を形成するための陽極酸化工程における電圧よりも高い電圧を印加する必要が生じる。したがって、アルミニウム残存層18rを陽極酸化するための電圧を比較的低くするためには、陽極酸化に先だって、ポーラスアルミナ層14の一部をエッチングすることによって、バリア層の厚さを小さくしておくことが好ましい。また、後に実験例を示して説明するように、例えば、モスアイ用型100を形成するための陽極酸化を80Vで行った場合、ポーラスアルミナ層14の一部をエッチングし、アルミニウム残存層18rを35V以上60V以下の電圧で陽極酸化すると、効率よく、すなわち短時間で、アルミニウム残存層18rを実質的に完全に陽極酸化することができる。   The voltage for anodizing the aluminum residual layer 18r depends on the thickness of the barrier layer that the porous alumina layer 14 has. In order to anodize the remaining aluminum layer 18r using the same electrolytic solution as the anodizing step for forming the porous alumina layer 14, a voltage higher than the voltage in the anodizing step for forming the porous alumina layer 14 is used. Need to be applied. Therefore, in order to make the voltage for anodizing the aluminum residual layer 18r relatively low, the thickness of the barrier layer is reduced by etching a part of the porous alumina layer 14 prior to the anodization. It is preferable. Further, as will be described later with reference to experimental examples, for example, when anodic oxidation for forming the moth-eye mold 100 is performed at 80V, a part of the porous alumina layer 14 is etched, and the aluminum remaining layer 18r is reduced to 35V. When the anodic oxidation is performed at a voltage of 60 V or less, the aluminum remaining layer 18r can be anodized substantially efficiently, that is, in a short time.

また、アルミニウム残存層18rの陽極酸化に先だって、ポーラスアルミナ層14の少なくとも一部をエッチングすることによって、ポーラスアルミナ層14の表面に付着した樹脂の残渣等の影響を受けることなく、安定して、以降の工程を行うことができるという利点も得られる。   In addition, by etching at least a part of the porous alumina layer 14 prior to the anodic oxidation of the remaining aluminum layer 18r, it is possible to stably perform the etching without being affected by the residue of the resin adhering to the surface of the porous alumina layer 14. There is also an advantage that the subsequent steps can be performed.

陽極酸化は、電解液として、例えば、蓚酸水溶液を用いて行われる。型の用途によって、ポーラスアルミナ層14が有するミクロな凹部14pの開口部の大きさや深さ、ミクロな凹部14pの隣接間距離、およびミクロな凹部14pの配列は、異なるので、電解液の種類や印加電圧は適宜変更され得る。陽極酸化アルミナ層18aのエッチングは、例えば、燐酸水溶液を用いて行われる。陽極酸化に用いる電解液は、例えば、蓚酸、酒石酸、燐酸、硫酸、クロム酸、クエン酸およびリンゴ酸からなる群から選択される酸を含む水溶液である。エッチング液として、蟻酸、酢酸、クエン酸などの有機酸や硫酸の水溶液、クロム酸燐酸混合水溶液、または、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリの水溶液を用いることができる。   Anodization is performed using, for example, an oxalic acid aqueous solution as the electrolytic solution. Depending on the application of the mold, the size and depth of the opening of the micro concave portion 14p of the porous alumina layer 14, the distance between adjacent micro concave portions 14p, and the arrangement of the micro concave portions 14p are different. The applied voltage can be changed as appropriate. Etching of the anodized alumina layer 18a is performed using, for example, a phosphoric acid aqueous solution. The electrolytic solution used for anodization is, for example, an aqueous solution containing an acid selected from the group consisting of oxalic acid, tartaric acid, phosphoric acid, sulfuric acid, chromic acid, citric acid, and malic acid. As an etching solution, an aqueous solution of an organic acid such as formic acid, acetic acid, or citric acid or an aqueous solution of sulfuric acid, a mixed aqueous solution of chromic phosphoric acid, or an aqueous solution of an alkali such as sodium hydroxide or potassium hydroxide can be used.

以下、実験例を示して、本発明の実施形態による型のリサイクル方法を詳細に説明する。以下の実験例においても、上記の参考実験例と同様に準備したモスアイ用型100uを型試料とした。   The mold recycling method according to the embodiment of the present invention will be described in detail below by showing experimental examples. Also in the following experimental examples, the moth-eye mold 100u prepared in the same manner as the above-described reference experimental example was used as a mold sample.

(実験例1)
上記のモスアイ用型100uから小片を切り出し、モスアイ用型100を作製するための陽極酸化工程と同じ条件で、モスアイ用型100uのアルミニウム残存層18rを陽極酸化することを検討した。すなわち、モスアイ用型100uのアルミニウム残存層18rを、電解液として蓚酸水溶液(濃度0.3mass%、液温10℃)を用いて、印加電圧80Vで陽極酸化を行った。また、陽極酸化アルミナ層18aのエッチングには、燐酸水溶液(10mass%、30℃)を用いた。なお、本発明者の実験によると、燐酸水溶液(10mass%、30℃)のアルミニウムに対するエッチング速度は、大きく見積もっても、陽極酸化アルミナに対するエッチング速度の7分の1以下であった。
(Experimental example 1)
A small piece was cut out from the moth-eye mold 100u described above, and it was studied to anodize the aluminum residual layer 18r of the moth-eye mold 100u under the same conditions as those in the anodic oxidation process for producing the moth-eye mold 100. That is, the aluminum residual layer 18r of the moth-eye mold 100u was anodized at an applied voltage of 80 V using an aqueous oxalic acid solution (concentration: 0.3 mass%, liquid temperature: 10 ° C.) as an electrolytic solution. Moreover, phosphoric acid aqueous solution (10 mass%, 30 degreeC) was used for the etching of the anodized alumina layer 18a. According to the experiments by the present inventors, the etching rate of the aqueous phosphoric acid solution (10 mass%, 30 ° C.) with respect to aluminum was not more than 1/7 of the etching rate with respect to the anodized alumina.

陽極酸化の時間を、300秒、800秒、1200秒、1600秒、2400秒、60分および90分と変化させ、エッチング時間を、30分、60分、90分、120分、150分、300分と変化させた。陽極酸化時間が800秒以上で、エッチング時間が90分以上のとき、陽極酸化アルミナ層18aを実質的に完全に除去することができた。陽極酸化アルミナ層18aが実質的に完全に除去され、酸化タンタル層(厚さが約200nm)16が露出されると、水色の干渉色が観察された。したがって、参考実験例と同様に、酸化タンタル層16上の陽極酸化アルミナ層18aを実質的に完全に除去されたか否かの簡易的な判断を目視で行った。なお、アルミニウム残存層18rが陽極酸化されると、緑色の干渉色が観察された。   The anodizing time was changed to 300 seconds, 800 seconds, 1200 seconds, 1600 seconds, 2400 seconds, 60 minutes and 90 minutes, and the etching time was changed to 30 minutes, 60 minutes, 90 minutes, 120 minutes, 150 minutes, 300 minutes. Changed with minutes. When the anodizing time was 800 seconds or longer and the etching time was 90 minutes or longer, the anodized alumina layer 18a could be removed substantially completely. When the anodized alumina layer 18a was substantially completely removed and the tantalum oxide layer (thickness approximately 200 nm) 16 was exposed, a light blue interference color was observed. Therefore, as in the reference experimental example, a simple determination was made visually as to whether or not the anodized alumina layer 18a on the tantalum oxide layer 16 was substantially completely removed. When the remaining aluminum layer 18r was anodized, a green interference color was observed.

陽極酸化時間が800秒以上で、エッチング時間が90分以上のとき、陽極酸化アルミナ層18aを実質的に完全に除去することができたが、目視で、切削痕が観察されることがあった。この切削痕は、アルミニウム基材12と酸化タンタル層16との間に空隙が形成されたことによる。切削痕が観察されなかったのは、陽極酸化時間が90分、エッチング時間が90分の試料だけであった。このことから、ポーラスアルミナ層14を形成するための陽極酸化工程の電圧と同じ電圧(80V)で、アルミニウム残存層18rを実質的に完全に陽極酸化するためには、90分以上の長時間を要することがわかった。   When the anodizing time was 800 seconds or longer and the etching time was 90 minutes or longer, the anodized alumina layer 18a could be substantially completely removed. However, cutting traces could be visually observed. . This cut mark is due to the formation of a gap between the aluminum base 12 and the tantalum oxide layer 16. The only traces that were not observed were samples with an anodization time of 90 minutes and an etching time of 90 minutes. From this, in order to anodize the aluminum residual layer 18r substantially completely at the same voltage (80V) as the voltage of the anodizing step for forming the porous alumina layer 14, a long time of 90 minutes or more is required. I found that it was necessary.

(実験例2)
ポーラスアルミナ層14のバリア層の厚さを小さくすることによって、アルミニウム残存層18rを陽極酸化する際に必要な電圧を低下させることを試みた。参考実験例および実験例1と同様に、上記のモスアイ用型100uから小片を切り出し、型試料とした。
(Experimental example 2)
By reducing the thickness of the barrier layer of the porous alumina layer 14, an attempt was made to lower the voltage required when anodizing the remaining aluminum layer 18r. In the same manner as in Reference Experiment Example and Experiment Example 1, a small piece was cut out from the above moth-eye mold 100u to obtain a mold sample.

型試料のアルミニウム残存層18rを陽極酸化する前に、ポーラスアルミナ層14をエッチングした。陽極酸化前のエッチングを「プレエッチング」ということがある。プレエッチングのエッチング液には、実験例1のエッチング液と同じ、燐酸水溶液(10mass%、30℃)を用いた。プレエッチングの時間は、5分、15分、30分、45分、60分、90分、120分および180分とした。プレエッチングを行った各型試料について、蓚酸水溶液(濃度0.3mass%、液温10℃)を用いて、印加電圧45Vで、アルミニウム残存層18rを60分間、陽極酸化を行った。その後、陽極酸化アルミナ層18aを、燐酸水溶液(10mass%、30℃)を用いて90分間エッチングを行った。   The porous alumina layer 14 was etched before the remaining aluminum layer 18r of the mold sample was anodized. Etching before anodization may be referred to as “pre-etching”. As the pre-etching etchant, the same phosphoric acid aqueous solution (10 mass%, 30 ° C.) as the etching solution of Experimental Example 1 was used. The pre-etching time was 5 minutes, 15 minutes, 30 minutes, 45 minutes, 60 minutes, 90 minutes, 120 minutes and 180 minutes. About each type | mold sample which performed the pre-etching, the aluminum residual layer 18r was anodized for 60 minutes with the applied voltage of 45V using the oxalic-acid aqueous solution (concentration 0.3mass%, liquid temperature 10 degreeC). Thereafter, the anodized alumina layer 18a was etched for 90 minutes using an aqueous phosphoric acid solution (10 mass%, 30 ° C.).

プレエッチングの時間が5分、15分、30分の型試料については、上記の条件で陽極酸化およびエッチングを行っても、酸化タンタル層16を実質的に完全に露出させることができなかった。プレエッチングの時間が45分以上の型試料については、上記の条件で陽極酸化およびエッチングを行うことによって、酸化タンタル層16を実質的に完全に露出させることができた。但し、プレエッチングの時間が180分の型試料の表面には切削痕が観察された。なお、プレエッチング時間が180分の型試料は、プレエッチングが終了した段階で、水色の干渉色が観察されたことから、この時点でポーラスアルミナ層14およびアルミニウム残存層18rが実質的に完全に除去されていたことがわかる。このことから、プレエッチング時間が180分の型試料において、プレエッチングの段階で、参考実験例で説明したのと同様に、アルミニウム基材12と酸化タンタル層16との間にエッチング液が侵入し、アルミニウム基材12の表面が腐食され、空隙が形成されたと考えられる。   For the mold samples with pre-etching times of 5 minutes, 15 minutes, and 30 minutes, the tantalum oxide layer 16 could not be substantially completely exposed even when anodic oxidation and etching were performed under the above conditions. For the mold sample having a pre-etching time of 45 minutes or longer, the tantalum oxide layer 16 could be substantially completely exposed by anodizing and etching under the above conditions. However, cutting traces were observed on the surface of the mold sample with a pre-etching time of 180 minutes. In the mold sample with a pre-etching time of 180 minutes, a light blue interference color was observed at the stage when the pre-etching was completed. At this time, the porous alumina layer 14 and the aluminum remaining layer 18r were substantially completely formed. It can be seen that it has been removed. Therefore, in the mold sample having a pre-etching time of 180 minutes, the etching solution penetrates between the aluminum base 12 and the tantalum oxide layer 16 in the pre-etching stage, as described in the reference experimental example. It is considered that the surface of the aluminum substrate 12 was corroded and voids were formed.

上記のことから、プレエッチングを行うことによって、陽極酸化の電圧を低下させ得ることが確認された。また、45Vでアルミニウム残存層18rを陽極酸化するためには、プレエッチングの時間は45分以上であることが好ましく、切削痕の発生を防止するためには、180分未満であることが好ましいことが分かった。   From the above, it was confirmed that the anodic oxidation voltage can be reduced by performing pre-etching. Further, in order to anodize the aluminum residual layer 18r at 45V, the pre-etching time is preferably 45 minutes or more, and in order to prevent the occurrence of cutting marks, it is preferably less than 180 minutes. I understood.

なお、陽極酸化を30Vで行うことも検討したが、切削痕の発生を防止できる条件は見つからなかった。具体的には、プレエッチングを90分以上行った後、30Vで60分以上にわたって陽極酸化することによって、アルミニウム残存層18rを実質的に完全に陽極酸化することは可能で、また、その後に30分以上エッチングを行うことによって、アルミニウム残存層18rを実質的に完全に除去することはできたが、いずれも切削痕が見られた。   In addition, although it examined also performing anodizing at 30V, the conditions which can prevent generation | occurrence | production of a cutting trace were not found. Specifically, after the pre-etching is performed for 90 minutes or more and then anodized at 30 V for 60 minutes or more, the remaining aluminum layer 18r can be substantially completely anodized. The remaining aluminum layer 18r could be substantially completely removed by etching for more than a minute, but all showed cutting marks.

陽極酸化の電圧および時間の好ましい範囲については、実験例4で詳細に説明する。   The preferred range of the anodic oxidation voltage and time will be described in detail in Experimental Example 4.

(実験例3)
陽極酸化時間およびエッチング時間の好ましい範囲を検討した。参考実験例および実験例1および2と同様に、上記のモスアイ用型100uから小片を切り出し、プレエッチングのエッチング液には、実験例2と同様に、燐酸水溶液(10mass%、30℃)を用い、プレエッチング時間は60分とした。陽極酸化には、蓚酸水溶液(濃度0.3mass%、液温10℃)を用い、陽極酸化電圧は45Vで、陽極酸化時間を、13分20秒、30分、60分、90分、120分と変化させ、エッチング時間を、60分、90分、120分と変化させた。
(Experimental example 3)
A preferred range of anodizing time and etching time was studied. Similarly to the reference experimental example and the experimental examples 1 and 2, a small piece was cut out from the above moth-eye mold 100u, and an aqueous phosphoric acid solution (10 mass%, 30 ° C.) was used as the pre-etching etchant as in the experimental example 2. The pre-etching time was 60 minutes. For anodization, an aqueous oxalic acid solution (concentration 0.3 mass%, liquid temperature 10 ° C.) was used, the anodization voltage was 45 V, and the anodization time was 13 minutes 20 seconds, 30 minutes, 60 minutes, 90 minutes, 120 minutes. The etching time was changed to 60 minutes, 90 minutes, and 120 minutes.

陽極酸化時間が60分以上で、エッチング時間が60分以上の試料には、切削痕は見られなかった。陽極酸化時間が13分20秒および30分の試料の内でエッチング時間が60分の試料には、切削痕は見られなかったが、エッチング時間が90分および120分の試料には切削痕が見られた。   No cutting marks were observed in the sample having an anodizing time of 60 minutes or longer and an etching time of 60 minutes or longer. Of the samples having an anodizing time of 13 minutes 20 seconds and 30 minutes, no cutting marks were observed in the samples having an etching time of 60 minutes, but there were no cutting marks in the samples having an etching time of 90 minutes and 120 minutes. It was seen.

また、陽極酸化時間を60分とし、エッチング時間を30分、60分、90分、120分、180分、300分と変化させた試料を作製した。エッチング時間が30分の試料は緑色を呈し、陽極酸化アルミナ層18aが実質的に完全に除去されていないことが分かった。エッチング時間が60分以上の試料はいずれも水色を呈し、陽極酸化アルミナ層18aが実質的に完全に除去されており、また、切削痕も見られなかった。   Further, samples were prepared in which the anodic oxidation time was 60 minutes and the etching time was changed to 30 minutes, 60 minutes, 90 minutes, 120 minutes, 180 minutes, and 300 minutes. The sample having an etching time of 30 minutes was green, and it was found that the anodized alumina layer 18a was not completely removed. All samples with an etching time of 60 minutes or more were light blue, the anodized alumina layer 18a was substantially completely removed, and no cutting traces were observed.

上記のことから、プロセスマージン等を考慮すると、陽極酸化時間は60分以上で、エッチング時間は60分以上が好ましいと言える。   From the above, considering the process margin and the like, it can be said that the anodic oxidation time is preferably 60 minutes or longer and the etching time is preferably 60 minutes or longer.

(実験例4)
陽極酸化の電圧および時間の好ましい範囲を詳細に検討した。参考実験例および実験例1および2と同様に、上記のモスアイ用型100uから小片を切り出し、型試料とした。エッチング液には、実験例2と同様に、燐酸水溶液(10mass%、30℃)を用い、プレエッチング時間は60分(但し、陽極酸化電圧が30Vの試料のプレエッチング時間は90分、実験例2参照)とし、陽極酸化後のエッチングの時間は90分とした。陽極酸化には、蓚酸水溶液(濃度0.3mass%、液温10℃)を用い、陽極酸化の電圧および時間を変化させた。得られた結果を下記の表1に示す。( )内の数字は、良品/サンプル数を示す。良品の判定は、上述の実験例と同様に、陽極酸化アルミナ層18aが実質的に完全に除去されており、かつ、切削痕が目視で観察されないことを良品の条件とした。なお、表1中の「−」は、未実施を示す。
(Experimental example 4)
The preferred range of anodizing voltage and time was examined in detail. In the same manner as in Reference Experimental Example and Experimental Examples 1 and 2, a small piece was cut out from the above moth-eye mold 100u to obtain a mold sample. As in Experimental Example 2, a phosphoric acid aqueous solution (10 mass%, 30 ° C.) was used as the etching solution, and the pre-etching time was 60 minutes (however, the pre-etching time of the sample having an anodic oxidation voltage of 30 V was 90 minutes. 2), and the etching time after anodization was 90 minutes. For anodization, an oxalic acid aqueous solution (concentration: 0.3 mass%, liquid temperature: 10 ° C.) was used, and the anodization voltage and time were changed. The obtained results are shown in Table 1 below. Numbers in parentheses indicate non-defective product / number of samples. As in the above-described experimental example, the non-defective product was determined as a non-defective product condition in which the anodized alumina layer 18a was substantially completely removed and no cutting trace was visually observed. In addition, “-” in Table 1 indicates that the operation has not been performed.

Figure 0006200064
Figure 0006200064

表1の結果からまず理解されるのは、陽極酸化電圧は30V超が必要であり、35V以上が好ましいことである。また、陽極酸化電圧は、モスアイ用型のポーラスアルミナ層の形成のための陽極酸化電圧である80V以下である必要があり、80V未満であることが好ましい。   It is first understood from the results in Table 1 that the anodic oxidation voltage needs to be higher than 30V and is preferably 35V or higher. The anodic oxidation voltage needs to be 80 V or less, which is an anodic oxidation voltage for forming the moth-eye type porous alumina layer, and is preferably less than 80 V.

陽極酸化時間は、陽極酸化電圧に依存し、陽極酸化電圧が35V以上60V未満のときには、陽極酸化時間は60分以上であることが好ましい。なお、陽極酸化電圧が40V超50V未満のとき、特に45Vのときには、45分以上の陽極酸化時間で良好な結果が得られる。陽極酸化電圧が60V以上70V以下のときには陽極酸化時間は90分以上であることが好ましい。陽極酸化時間の上限は、実験例3の結果から、少なくとも300分を超える。したがって、現実的には、プロセスタイムを短くする観点から、陽極酸化時間は例えば90分以下に設定される。表1中に網掛けで示した領域内の実験結果(12個)は、ここで例示した条件における好ましい実施例に相当する。   The anodizing time depends on the anodizing voltage. When the anodizing voltage is 35 V or more and less than 60 V, the anodizing time is preferably 60 minutes or more. When the anodic oxidation voltage is more than 40V and less than 50V, particularly 45V, good results can be obtained with an anodic oxidation time of 45 minutes or more. When the anodization voltage is 60 V or more and 70 V or less, the anodization time is preferably 90 minutes or more. From the results of Experimental Example 3, the upper limit of the anodizing time exceeds at least 300 minutes. Therefore, actually, from the viewpoint of shortening the process time, the anodic oxidation time is set to 90 minutes or less, for example. The experimental results (12) in the shaded area in Table 1 correspond to a preferred embodiment under the conditions exemplified here.

なお、反射防止膜を製造した後のモスアイ用型100uの表面には、樹脂の残渣が存在することがある。上記のプレエッチングを行うと、樹脂の残渣の影響を排除できるという利点が得られることも分かった。   Resin residues may be present on the surface of the moth-eye mold 100u after the antireflection film is manufactured. It has also been found that the above pre-etching provides the advantage of eliminating the effects of resin residues.

ここでは、電解液として蓚酸水溶液を用い、エッチング液として、燐酸水溶液を用いた実験例を示して本発明の実施形態による型のリサイクル方法を説明したが、電解液やエッチング液はこれに限られない。電解液としては、先に例示した、蓚酸、酒石酸、燐酸、クロム酸、クエン酸およびリンゴ酸からなる群から選択される酸を含む水溶液を用いることができるし、エッチング液としては、燐酸や、蟻酸、酢酸、クエン酸などの有機酸の水溶液やクロム酸燐酸混合水溶液、または水酸化ナトリウムや水酸化カリウムなどのアルカリの水溶液を用いることができる。電解液やエッチング液の種類に応じて、最適な条件は異なり得るが、当業者は、上記の実験例に基づいて、最適な条件を容易に求めることができる。   Here, an example of using a oxalic acid aqueous solution as an electrolytic solution and a phosphoric acid aqueous solution as an etching solution is shown to explain the mold recycling method according to the embodiment of the present invention, but the electrolytic solution and the etching solution are not limited thereto. Absent. As the electrolytic solution, an aqueous solution containing an acid selected from the group consisting of oxalic acid, tartaric acid, phosphoric acid, chromic acid, citric acid and malic acid exemplified above can be used, and as the etching solution, phosphoric acid, An aqueous solution of an organic acid such as formic acid, acetic acid or citric acid, a mixed aqueous solution of chromic phosphoric acid, or an aqueous solution of an alkali such as sodium hydroxide or potassium hydroxide can be used. Although the optimum conditions may vary depending on the type of the electrolytic solution and the etching solution, those skilled in the art can easily obtain the optimum conditions based on the above experimental example.

さらに、ここで例示した型は、モスアイ用型であったが、本発明の実施形態による型のリサイクル方法は、これに限られず、ポーラスアルミナ層を有する型に広く適用され得る。例えば、ポーラスアルミナ層を形成する際の陽極酸化の条件を調整することによって、ミクロな凹部が規則的に配列された型が形成されることはよく知られている。   Furthermore, although the mold illustrated here is a moth-eye mold, the mold recycling method according to the embodiment of the present invention is not limited to this, and can be widely applied to a mold having a porous alumina layer. For example, it is well known that a mold in which micro concave portions are regularly arranged is formed by adjusting the conditions of anodization when forming a porous alumina layer.

本発明は、機械的な鏡面加工が施されたアルミニウム基材を用いて製造された、ポーラスアルミナ層を有する型のリサイクル方法として広く用いられ得る。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be widely used as a recycling method for a mold having a porous alumina layer manufactured using an aluminum base material subjected to mechanical mirror finishing.

10 型基材
12 アルミニウム基材
14 ポーラスアルミナ層
14p ミクロな凹部(細孔)
16 無機材料層
18 アルミニウム膜
18a 陽極酸化アルミナ層(アルミニウム残存層を陽極酸化した層)
18r アルミニウム残存層
18s アルミニウム膜の表面
100、100u モスアイ用型
120 ベース
10 type base material 12 aluminum base material 14 porous alumina layer 14p micro recessed part (pore)
16 Inorganic material layer 18 Aluminum film 18a Anodized alumina layer (layer obtained by anodizing the remaining aluminum layer)
18r aluminum remaining layer 18s surface of aluminum film 100, 100u moth-eye mold 120 base

Claims (9)

機械的な鏡面加工が施されたアルミニウム基材と、前記アルミニウム基材の表面に形成された無機材料層と、前記無機材料層の上に形成されたアルミニウム残存層および前記アルミニウム残存層上に形成されたポーラスアルミナ層であって、アルミニウム膜の表面を陽極酸化することによって形成されたポーラスアルミナ層および前記アルミニウム膜の内で陽極酸化されずに残ったアルミニウム残存層とを有する型を用意する工程(a)と、
前記型の前記無機材料層上の前記アルミニウム残存層を実質的に完全に陽極酸化することによって陽極酸化アルミナ層を形成する工程(b)と、
前記工程(b)の後で、前記陽極酸化アルミナ層をエッチングすることによって前記無機材料層の表面を露出させる工程(c)と
前記工程(c)の後で、前記無機材料層上にアルミニウム膜を形成する工程(d)と
を有する型基材のリサイクル方法。
Formed on an aluminum base material subjected to mechanical mirror finishing, an inorganic material layer formed on the surface of the aluminum base material, an aluminum residual layer formed on the inorganic material layer, and the aluminum residual layer Preparing a mold having a porous alumina layer formed by anodizing the surface of an aluminum film and an aluminum remaining layer remaining unanodized in the aluminum film (A) and
Forming an anodized alumina layer by substantially completely anodizing the remaining aluminum layer on the inorganic material layer of the mold; and
(C) after the step (b), exposing the surface of the inorganic material layer by etching the anodized alumina layer ;
A method for recycling a mold substrate , comprising the step (d) of forming an aluminum film on the inorganic material layer after the step (c) .
前記工程(b)の前に、前記ポーラスアルミナ層の少なくとも一部をエッチングする工程(sa1)を含む、請求項1に記載の型基材のリサイクル方法。 The method for recycling a mold substrate according to claim 1, comprising a step (sa1) of etching at least a part of the porous alumina layer before the step (b). 前記工程(b)の前記陽極酸化は、35V以上60V以下の電圧で行われる、請求項1または2に記載の型基材のリサイクル方法。 The method for recycling a mold substrate according to claim 1 or 2, wherein the anodic oxidation in the step (b) is performed at a voltage of 35V to 60V. 前記工程(c)は、燐酸水溶液を用いて行われる、請求項1から3のいずれかに記載の型基材のリサイクル方法。 The said process (c) is a recycling method of the mold base material in any one of Claim 1 to 3 performed using phosphoric acid aqueous solution. 前記工程(b)は、蓚酸水溶液を用いて行われる、請求項1から4のいずれかに記載の型基材のリサイクル方法。 The said process (b) is the recycling method of the mold base material in any one of Claim 1 to 4 performed using oxalic acid aqueous solution. 前記アルミニウム基材の前記表面には、バイト切削が施されている、請求項1から5のいずれかに記載の型基材のリサイクル方法。 The mold substrate recycling method according to any one of claims 1 to 5, wherein the surface of the aluminum substrate is cut by cutting. 前記アルミニウム基材は、円筒状のアルミニウム管である、請求項1から6のいずれかに記載の型基材のリサイクル方法。 The recycling method for a mold substrate according to any one of claims 1 to 6, wherein the aluminum substrate is a cylindrical aluminum tube. 前記工程(b)は、前記アルミニウム基材側から電流を供給することによって行われる、請求項1から7のいずれかに記載の型基材のリサイクル方法。 The said process (b) is a recycling method of the mold base material in any one of Claim 1 to 7 performed by supplying an electric current from the said aluminum base material side. 前記無機材料層の厚さは、500nm未満である、請求項1から8のいずれかに記載の型基材のリサイクル方法。 The method for recycling a mold substrate according to any one of claims 1 to 8, wherein the inorganic material layer has a thickness of less than 500 nm.
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